高考物理月刊专版 专题12 热学4课件.ppt

2020 4 16 1 热学专题复习 2020 4 16 2 1 物体是由大量分子组成的 考点组合一 分子动理论 这里的分子是指构成物质的单元 可以是原子 离子 也可以是分子 在热运动中它们遵从相同的规律 所以统称为分子 2020 4 16 3 1 物体是由大量分子组成的 1 这里建立了一个理想化模型 把分子看作是小球 所以求出的数据只在数量级上是有意义的 一般认为分子直径大小的数量级为10 10m 2 固体 液体被理想化地认为各分子是一个挨一个紧密排列的 每个分子的体积就是每个分子平均占有的空间 分子体积 物体体积 分子个数 2020 4 16 4 3 气体分子仍视为小球 但分子间距离较大 不能看作一个挨一个紧密排列 所以气体分子的体积远小于每个分子平均占有的空间 每个气体分子平均占有的空间看作以相邻分子间距离为边长的正立方体 4 阿伏加德罗常数na6 02 1023mol 1 是联系微观世界和宏观世界的桥梁 它把物质的摩尔质量 摩尔体积这些宏观物理量和分子质量 分子体积这些微观物理量联系起来了 2020 4 16 5 例1 根据水的密度为 1 0 103kg m3和水的摩尔质量m 1 8 10 2kg 利用阿伏加德罗常数 估算水分子的质量和水分子的直径 解析 每个水分子m m na 1 8 10 2 6 02 1023 3 0 10 26kg 水的摩尔体积v m 把水分子看作一个挨一个紧密排列的小球 则每个分子的体积为v v na 而根据球体积的计算公式 用d表示水分子直径 v 4 r3 3 d3 6 得d 4 10 10m 2020 4 16 6 例2 利用阿伏加德罗常数 估算在标准状态下相邻气体分子间的平均距离d 解析 在标准状态下 1mol任何气体的体积都是v 22 4l 除以阿伏加德罗常数就得每个气体分子平均占有的空间 该空间的大小是相邻气体分子间平均距离d的立方 2020 4 16 7 2 分子永不停息地做无规则运动 1 扩散现象和布朗运动都可以很好地证明分子的热运动 2 布朗运动是指悬浮在液体中的固体微粒的无规则运动 关于布朗运动 要注意以下几点 形成条件是 只要微粒足够小 温度越高 布朗运动越激烈 观察到的是固体微粒 不是液体 不是固体分子 的无规则运动 反映的是液体分子运动的无规则性 实验中描绘出的是某固体微粒每隔30秒的位置的连线 不是该微粒的运动轨迹 2020 4 16 8 3 分子间的相互作用力 1 分子力有如下几个特点 分子间同时存在引力和斥力 引力和斥力都随着距离的增大而减小 斥力比引力变化得快 2020 4 16 9 3 分子间的相互作用力 2020 4 16 10 3 分子间作用力 指引力和斥力的合力 随分子间距离而变的规律是 rr0时表现为引力 r 10r0以后 分子力变得十分微弱 可以忽略不计 4 从本质上来说 分子力是电场力的表现 因为分子是由原子组成的 原子内有带正电的原子核和带负电的电子 分子间复杂的作用力就是由这些带电粒子间的相互作用而引起的 2020 4 16 11 1 物体的内能 考点组合二 物体的内能及其变化 2 做热运动的分子具有的动能叫分子动能 温度是物体分子热运动的平均动能的标志 温度越高 分子做热运动的平均动能越大 1 物体中所有分子做热运动的动能和分子势能的总和叫做物体的内能 2020 4 16 12 3 由分子间相对位置决定的势能叫分子势能 分子力做正功时分子势能减小 分子力作负功时分子势能增大 决定物体内能大小的因素是 摩尔数 温度和体积 而对于一定质量的物体 其内能只与温度和体积有关 因此 内能是一个状态量 2020 4 16 13 2 改变内能的两种方式 改变内能的方式有两种 做功和热传递 1 做功过程中 内能改变量的多少用功的大小来量度 热传递过程中 内能转移的多少用热量来量度 2 做功和热传递都是过程量 内能则是状态量 理想气体的内能 理想气体就是分子间没有相互作用力的气体 这是一种理想模型 理想气体分子内无分子势能 理想气体的内能就是所有分子的动能之和 理想气体的内能只跟温度和摩尔数有关 2020 4 16 14 典例分析 例4 下列说法中正确的是a 物体自由下落时速度增大 所以物体内能也增大b 物体的机械能为零时内能也为零c 物体的体积减小温度不变时 物体内能一定减小d 气体体积增大时气体分子势能一定增大 d 2020 4 16 15 考点组合三 热力学定律和能量守恒定律 1 热力学第一定律 热力学第一定律基本内容 外界对物体所做的功w加上物体从外界吸收的热量q等于物体内能的增量 u 其数学表达式为 u q w 1 当物体吸收热量时q取正值 即q 0 当物体放出热量时q取负值 即q0 当物体对外界做功时w取负值 即w0时 表示物体内能增加 u 0时 表示物体内能减少 2020 4 16 16 2 能量守恒定律 能量即不会凭空产生 也不会凭空消失 它只能从一种形式转化为别的形式 或者从一个物体转移到别的物体 在转化或转移的过程中其总量不变 注意 能源环境问题 2020 4 16 17 方向性 考点组合三 热力学定律和能量守恒定律 1 热力学第二定律 能量耗散 按热传导的方向性表述 不可能使热量由低温物体传递到高温物体 而不引起其他变化 按机械能和内能转化过程的方向性表述 不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功 而不引起其他变化 永动机问题 2020 4 16 18 典例分析 例6 气缸内盛有定量的理想气体 气缸壁是导热的 缸外环境保持恒温 活塞与气缸壁的接触是光滑的 但不漏气 现将活塞杆与外界连接使其缓慢的向右移动 这样气体将等温膨胀并通过杆对外做功 若已知理想气体的内能只与温度有关 则下列说法正确的是a 气体是从单一热源吸热 全用来对外做功 因此此过程违反热力学第二定律b 气体是从单一热源吸热 但并未全用来对外做功 所以此过程不违反热力学第二定律c 气体是从单一热源吸热 全用来对外做功 但此过程不违反热力学第二定律d abc三种说法都不对 2020 4 16 19 3 热力学第三定律 考点组合三 热力学定律和能量守恒定律 绝对零度不可达到 2020 4 16 20 考点组合四 气体 1 气体状态参量 1 温度 t t 273 15k t t 2 体积 3 压强 定性 一定质量的气体 在温度不变的情况下 体积减小时 压强增大 体积增大时 压强减小 一定质量的气体 在压强不变的情况下 温度升高 体积增大 一定质量的气体 在体积不变的情况下 温度升高 压强增大 2020 4 16 21 2 气体分子动理论 气体分子运动的特点 气体分子间的距离大约是分子直径的10倍 分子间的作用力十分微弱 每个气体分子的运动是杂乱无章的 但对大量分子的整体来说 分子的运动是有规律的 研究的方法是统计方法 气体分子的速率分布规律遵从统计规律 在一定温度下 某种气体的分子速率分布是确定的 表现出 中间多 两头少 的分布规律 2020 4 16 22 3 气体压强的微观意义 从微观角度来看 气体压强的大小跟两个因素有关 1 气体分子的平均动能 2